[发明专利]一种仿生鲨鱼皮减阻结构

说明书

一种仿生鲨鱼皮减阻结构，它涉及一种飞行器机翼，以解决现有飞行器在紊乱气场下面对不同的气动环境条件，无法改善在整个飞行包线下气动性能，飞行器受到的飞行阻力较大，不能满足紊乱气场下不同飞行速度的飞行需求的问题，它包括介电弹性体、柔性电极层和纳米线导电涂层；所述介电弹性体为板式结构，所述介电弹性体的一个板面上涂布有多条所述纳米线导电涂层，多条所述纳米线导电涂层在横向上涂布以及与横向斜交的两个斜向上涂布并形成一个网状结构，所述介电弹性体的与所述一个板面相对设置的另一个板面上涂有柔性电极层。本发明用于机翼翼根。

技术领域

本发明涉及一种飞行器机翼，具体涉及一种用于水空两栖飞行器机翼的仿生鲨鱼皮减阻结构，属于飞行器技术领域。

背景技术

无论是飞行动物还是人造飞行器，为了执行不同任务(如巡航、盘旋、攻击或逃生等)，或为了满足飞行环境(如高度、速度和气候等)的不同要求，往往需要相应的调整形态，以达到高效能、安全以及任务要求等目的。

由于飞行器在紊乱气场情况下面对不同的气动环境条件，现有的机翼翼根或者蒙皮往往无法改善在整个飞行包线下气动性能，飞行器受到的飞行阻力较大，不能满足紊乱气场下不同飞行速度的飞行需求。

发明内容

本发明是为解决现有飞行器在紊乱气场下面对不同的气动环境条件，无法改善在整个飞行包线下气动性能，飞行器受到的飞行阻力较大，不能满足紊乱气场下不同飞行速度的飞行需求的问题，进而提供一种仿生鲨鱼皮减阻结构。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：一种仿生鲨鱼皮减阻结构包括介电弹性体、柔性电极层和纳米线导电涂层；所述介电弹性体为板式结构，所述介电弹性体的一个板面上涂布有多条所述纳米线导电涂层，多条所述纳米线导电涂层在横向上涂布以及与横向斜交的两个斜向上涂布并形成一个网状结构，所述介电弹性体的与所述一个板面相对设置的另一个板面上涂有柔性电极层，所述介电弹性体为硅橡胶、丙烯酸酯弹性体、聚氨酯弹性体、丁腈橡胶或亚乙烯基氟化三氟乙烯；所述横向布置的纳米线导电涂层与一个斜向布置的纳米线导电涂层所夹的锐角为45°，所述横向布置的纳米线导电涂层与另一个斜向布置的纳米线导电涂层所夹的锐角为80°，斜向布置的两条纳米线导电涂层所夹的锐角为55°。

本发明的有益效果是：本发明基于介电弹性体的形变性能，介电弹性体是一种新型材料，就是一种加上电压即可出现形变的电激活聚合物。它能够用来制作柔软，轻巧，可以承受很大程度的弹性变形。模仿快速游行的鲨鱼身上生长着沿着流动方向的沟槽结构，这种结构被认为是用于减少在混乱的流场中的摩擦阻力。沟槽内部二次涡的对流作用是沟槽减阻的主要原因。沟槽减阻机理可以表明为：小尺度沟槽通过约束表面流向涡位置来减小粘性阻力，这样只有很小的一部分沟槽表面被暴露在了由二次涡所产生的高速“下冲流”中，使得沟槽面受到的壁面剪切应力减小，从而起到了减阻的作用。

本发明的具有电活性的介电弹性体的一个板面上按一定的规律喷涂纳米线导电涂层作为一个板面电极，另一个板面喷涂柔性电极材料作为另一个表面电极。由于纳米线导电涂层尺度很小，当施加一个外部电压时，在外加电压的作用下，两个板面电极获得能量向彼此运动，从而对介电弹性体挤压导致其变形。由于纳米线在介电体表面的按一定的规律排布，所以介电弹性体表面便形成了具有一定规律的沟槽4。而且沟槽4的尺寸与电压相关，一次可以通过调节电压来调节沟槽结构的尺寸从而满足在不同气动条件下减阻性能的最优。本发明可调节仿生鲨鱼皮结构可应用于机身翼根处等容易产生紊流的部位附近从而最大程度发挥其减阻的作用。

附图说明

图1为实施例中未驱动时的仿生鲨鱼皮减阻结构的立体结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图2的主视图；

图4为图1施加电压后发生形变得仿生鲨鱼皮减阻结构的立体结构示意图；

图5为图4的俯视图；